JP6520679B2 - シール構造 - Google Patents
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Description
[形態1]隣り合う単セルのセパレータ同士が対面するように複数の前記単セルが積層方向に積層された燃料電池における各単セル間のシール構造であって、前記セパレータにおける隣り合う前記単セルのセパレータと対面する面に前記積層方向に突出し、互いに所定の間隙だけ離れて形成された複数の壁部と、前記セパレータにおける前記壁部が形成された前記面とは反対側の面において、前記壁部と対応する位置に形成された溝部と、隣り合う前記単セルのセパレータ間に配置され、前記単セル間を流通し前記燃料電池に用いられる流体の流路を形成する開口部と前記複数の壁部とを囲むシール部材と、を備え、前記シール部材のうち前記間隙を空けて形成された前記壁部に隣接して配置されるシール部材における前記開口部と前記間隙との間に位置する部分の太さをd1とし、前記間隙の幅をd2としたときに、d1×2>d2である、シール構造。
この形態のシール構造によれば、シール部材のうち間隙を空けて形成された壁部に隣接して配置されるシール部材における開口部と間隙との間に位置する部分の太さ×2>間隙の幅であるので、開口部を流通する流体の圧力を受けてシール部材が屈曲して折り返した形状となって間隙に接した場合であっても、かかる間隙からシール部材が飛び出ることを抑制できる。
A1.燃料電池500の全体構成:
図1は、本発明の一実施形態としてのシール構造を適用した燃料電池500の概略構成を示す斜視図である。燃料電池500は、複数の単セル300が積層方向SDに沿って積層されて形成されている。以下、X軸およびY軸は水平面と平行であり、Z軸は鉛直方向と平行である。+Z方向は鉛直上方、−Z方向は鉛直下方を示す。本実施形態では、積層方向SDとは、Y軸と平行な方向である。本実施形態において、単セル300は、固体高分子型燃料電池である。燃料電池500の内部には、6つのマニホールド1〜6が形成されている。燃料ガス供給マニホールド1は、各単セル300に燃料ガスである水素ガスを供給する。燃料ガス排出マニホールド2は、各単セル300から排出されるアノード側オフガスを燃料電池500の外部へと排出する。同様に、酸化剤ガス供給マニホールド3は、各単セル300に酸化剤ガスである空気を供給し、酸化剤ガス排出マニホールド4は、各単セル300から排出されるカソード側オフガスを燃料電池500の外部へと排出する。冷却媒体供給マニホールド5は、各単セル300に冷却媒体を供給し、冷却媒体排出マニホールド6は、各単セル300から排出される冷却媒体を燃料電池500の外部へと排出する。6つのマニホールド1〜6は、いずれも積層方向SDと平行に延設されている。
図2は、セパレータ100の構成を示す平面図である。図2では、セパレータ100の両面のうち、隣り合う単セル300のセパレータ100と対面する面を表している。また、図2では、カソード側のセパレータ100を表している。セパレータ100において、一方の面は、MEGAプレート280と対面し、他方の面は、シール部30を介して隣り合う単セル300のセパレータ100と対面する。
図6は、セパレータ100の開口部14近傍の拡大図である。図6では、図2に示す面と同じ面における開口部14の近傍を拡大して示している。また、図6の右側には、開口部14の近傍のうち、間隙g1近傍の領域Arをさらに拡大して示している。
d1×2>d2・・・(1)
このため、図6の右側に示すように、間隙対応部分Pが屈曲して折り返した形状に変形して、間隙g1に接した場合であっても、間隙g1から間隙対応部分Pが飛び出すことが抑制される。なお、他の間隙g2〜g4についても、上記式(1)の関係は満たされており、各間隙g2〜g4からシール部30が飛び出すことが抑制される。
図7は、第2実施形態のシール構造に用いられるシール部の配置位置を示す平面図である。図7は、図2と同様に、第2実施形態のシール部32を、セパレータ100の平面図に重ねて描いている。第2実施形態のセパレータ100は、第1実施形態のセパレータ100と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、第2実施形態において、セパレータ100を含む単セル300は、第1実施形態の単セル300と同じである。第2実施形態のシール部32は、第5シール部30eに変えて、第5シール部32eを備える点において、第1実施形態のシール部30と異なる。第2実施形態のシール部32におけるその他の構成は、第1実施形態のシール部30と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。第1実施形態の第5シール部30e(およびその他のシール部30a〜30d)の太さは、いずれの位置においても同じであった。これに対して、第2実施形態の第5シール部32eの太さは、間隙対応部分Pの太さが他の部分の太さに比べて大きい。
C1.変形例1:
上記各実施形態では、すべての間隙g1〜g4の間隙対応部分Pにおいて、上記式(1)を満たすようにしていたが、本発明はこれに限定されない。間隙g1〜g4のうち、少なくとも1つの間隙において上記式(1)を満たせばよい。このような構成においても、実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態では、間隙g1〜g4は、面内シールラインによる気密性確保の目的で設けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、軽量化等の理由により間隙が設けられていても、シール部30、32において、かかる間隙と流路(マニホールド)との間に位置する部分の太さd1と、かかる間隙の幅d2とが上記式(1)を満たすことにより、実施形態と同様な効果を奏する。
上記実施形態2では、シール部32において、間隙対応部分Pの太さのみを太くしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、間隙対応部分Pに向かうにつれて第5シール部32eの太さが太くなるようにしてもよい。このような構成においても、間隙対応部分Pの太さd1と、間隙g1の幅d2とは、上記式(1)を満たすので、実施形態と同様な効果を奏する。
2…燃料ガス排出マニホールド
3…酸化剤ガス供給マニホールド
4…酸化剤ガス排出マニホールド
5…冷却媒体供給マニホールド
6…冷却媒体排出マニホールド
11、12、13、14、15、16…開口部
20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i…壁部
21a、21i…溝部
21s、21t…平坦部
30、32…シール部
30a…第1シール部
30b…第2シール部
30c…第3シール部
30d…第4シール部
30e、32e…第5シール部
31…面内シールライン
100…セパレータ
111…流路
112…突起部
200…MEGA
210…発電対応部
250…支持フレーム
280…MEGAプレート
300…単セル
500…燃料電池
Ar…領域
P…間隙対応部分
d1、d3…太さ
d2…幅
g1、g2、g3、g4…間隙
SD…積層方向
Claims (1)
- 隣り合う単セルのセパレータ同士が対面するように複数の前記単セルが積層方向に積層された燃料電池における各単セル間のシール構造であって、
前記セパレータにおける隣り合う前記単セルのセパレータと対面する面に前記積層方向に突出し、互いに所定の間隙だけ離れて形成された複数の壁部と、
前記セパレータにおける前記壁部が形成された前記面とは反対側の面において、前記壁部と対応する位置に形成された溝部と、
隣り合う前記単セルのセパレータ間に配置され、前記単セル間を流通し前記燃料電池に用いられる流体の流路を形成する開口部と前記複数の壁部とを囲むシール部材と、
を備え、
前記シール部材のうち前記間隙を空けて形成された前記壁部に隣接して配置されるシール部材における前記開口部と前記間隙との間に位置する部分の太さをd1とし、前記間隙の幅をd2としたときに、d1×2>d2である、
シール構造。
Priority Applications (1)
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JP2015240303A JP6520679B2 (ja) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | シール構造 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015240303A JP6520679B2 (ja) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | シール構造 |
Publications (2)
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JP2017107722A JP2017107722A (ja) | 2017-06-15 |
JP6520679B2 true JP6520679B2 (ja) | 2019-05-29 |
Family
ID=59060838
Family Applications (1)
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JP2015240303A Active JP6520679B2 (ja) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | シール構造 |
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